磁盘分区

• 磁盘连接的方式与装置文件名的关系

  • 正常的实体机器大概使用的都是 /dev/sd[a-] 的磁盘文件名，至于虚拟机环境底下，为了加速，可能就会使
    用 /dev/vd[a-p] 这种装置文件名

  • SATA/USB 接口的磁盘根本就没有一定的顺序，那如何决定他的装置文件名呢？
    根据 Linux 核心侦测到磁盘的顺序来决定文件名,这里鸟哥举了一个例题，“两个SATA硬盘和一个U盘插在主板上，SATA硬盘分别插在SATA1、SATA5上，问三个磁盘在linux中的文件名”，答“和插槽号没有关系,根据 Linux 核心侦测到磁盘的顺序来决定文件名,所以分别是/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc(开机完成后才被捕捉到)”

  • 磁盘盘上面又可细分出扇区(Sector)与磁道(Track)两种单位， 其中扇区的物理量设计有两种大小，分别是 512bytes 与 4Kbytes。

• MSDOS(MBR) 与 GPT 磁盘分区表(partition table)

  • 早期为了兼容windows磁盘使用的是支持windows的MBR(master boot record)来处理开机管理程序和分区表，开机管理程序和分区表通通放在第一个扇区，扇区通常是512bytes大小，所以第一个扇区会有以下两个数据：
    主要启动记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装开机管理程序的地方，有 446 bytes
    分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有 64 bytes

  • 分区表所在区块只有64bytes，所以最多分四组记录区（16字节一个），每组记录区记录了该区段的起始于结束的磁柱号码

    
    （这张图真的是生动形象，鸟哥大赞）
    假设上图中的硬盘文件名为/dev/sda1时，那么这四个分区在linux系统中的文件名为（档名后会再接一个数字，这个数字与分区的位置是有关的，真的很有意思）
    P1：/dev/sda1
    P2：/dev/sda2
    P3：/dev/sda3
    P4：/dev/sda4

  • 由上得到几点重要启示
     1.其实所谓的『分区』只是针对那个 64 bytes 的分区表进行设定而已！
     2.硬盘默认的分区表仅能写入四组分区信息
     3.这四组分区信息我们称为主要(Primary)或延伸(Extended)分区槽
     4.分区槽的最小单位『通常』为磁柱(cylinder)
     5.当系统要写入磁盘时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分区槽进行数据的处理

  • 分区的意义
    1.数据的安全性
    2.系统的效能考虑 (我要读取xx数据，只需要读取该分区的磁柱区间即可)

  • 延伸分区
    1.延伸分区的目的是使用额外的扇区来记录分区信息，延伸分区本身并不能被拿来格式化
    2.逻辑分区槽(延伸分区继续切出来的分区槽)的名称号码由5号开始(eg：P1:/dev/sda1，P2:/dev/sda2，L1:/dev/sda5)这是因为前四个号码都保留给主分区或者扩展分区了

  • MBR、主要分区、延伸分区、逻辑分区特性的简单定义
    1.主要分区与延伸分区最多可以有4笔(硬盘限制)
    2.延伸分区最多只能有一个(操作系统的限制)
    3.逻辑分区是由延伸分区持续切割出的分区槽
    4.能够被格式化后，作为数据存取的分区槽为主要分区与逻辑分区，延伸分区无法被格式化
    5.逻辑分区的数量因操作系统而不同

  • MBR的局限
    1.操作系统无法抓取到2.2T以上的内容
    2.MBR仅有一个区块，如损坏后无法或很难救援
    3.MBR内存放开机管理程序的区块仅446bytes，无法容纳较多的程序代码
    补充说明，为什么无法抓取到2.2T以上的磁盘容量呢，首先16个字节的分区信息中都有什么呢，16个字节的分区信息保存有分区活动状态标志、文件系统标识、起止柱面号、磁头号、扇区号、起始扇区位置（4个字节）、分区总扇区数目（4个字节）等内容。这里最重要的是：分区的起始扇区位置与分区的总扇区数，都是用4个字节表示的，而这一分区最大能表示2的32次方的扇区个数，按每扇区512字节计算，每个分区最大不能超过2TB。磁盘容量超过2TB以后，分区的起始位置也就无法表示

• GUID partition table，GPT磁盘分区表

  • 为了兼容所有的磁盘，在扇区的定义上，大多使用LBA(Logical Block Address 逻辑区块地址)来处理，GPT将磁盘所有区块以此LBA(预设为512bytes)来规划，由LBA0开始编号

  • MBR仅使用第一个512bytes去开来记录，GPT使用了34个LBA区块来记录分区信息

    
    

  • LBA0(MBR相容区块)
    分为两部分
    1.446bytes储存第一阶段的开机管理程序
    2.原本分区表的记录区内，这个兼容模式仅放入一个特殊标志的分区(表示老子这个磁盘是GPT格式，不认识GPT分区表的磁盘管理程序请走开)

  • LBA1(GPT 表头记录)
    1.记录了分区表本身的位置与大小
    2.记录了备份用GPT分区的位置
    3.放置了分区表的检验机制码,操作系统以此来判断GPT正确性，若错误，则透过此记录区取得备份的GPT回复GPT 的正常运作

  • LBA2-33(实际记录分区信息处)
    从LBA2开始，每个LBA可记录4比分区记录，默认情况下可有4*32比分区记录，每笔记录中分别提供64bits来记录开始/结束扇区号码

  • 注意
    1.磁盘管理工具fdisk不认识GPT,需使用gdisk或parted指令
    2.grub第一版不认识GPT，grub2后认识

• 开机流程中的BIOS与UFFI开机检测程序

  • 大致开机流程
    1.BIOS：开机主动执行的程序(根据设定取得能够开机的硬盘，并到该硬盘读取第一个扇区的MBR位置)
    2.MBR：主要启动记录区块，内含开机管理程序
    3.开机管理程序(boot loader)：一个可读取核心文件来执行软件
    4.核心文件，开始操作系统的功能...

  • LBA0仅提供第一阶段开机管理程序代码，如果使用类似grub的的开机管理程序，需额外分出一个BIOS boot的分区槽防止其他开机过程中的其他代码，CentOS中通常占用2MB

  • boot loader的主要任务
    1.提供选项：用户可选择不同的开机项目，这也是多重引导的重要功能
    2.载入核心文件：直接指向可开机的程序区段开始操作系统
    3.转交其他loader：将开机管理功能转交给其他loader(开机管理程序除了可以安装在MBR，还可以安装再每个分区槽的启动扇区(boot sector))--造就了多重引导功能

  • 多重引导工作的总结
    1.每个分区槽都拥有自己的启动扇区(boot sector)
    2.实际可开机的核心文件是放置到各分区槽的
    3.loader只认识自己系统槽内的可开机核心文件以及其他loader
    4.loader可直接指向或者是间接将管理权移交给另一个管理程序
    5.多重引导为什么先安装windows再安装linux呢，因为windows安装程序会主动覆盖MBR及自己所在分区槽的启动扇区，并没有提供给我们选择的功能

  • UFFI BIOS搭配GPT开机流程(用到再说)

    
    

• linux安装模式下，磁盘分区的选择

  • 文件系统与目录树的关系
    1.挂载：利用一个目录当作进入点，将磁盘分区槽内的数据放置再该目录下，这个动作即为挂载，这个进入点即为挂载点

安装Linux前的规划

重点回顾

• 磁盘文件通常分为两种，实际SATA/USB文件名为/dev/sd[a-p]，虚拟机中的文件名可能为/dev/vd[a-p]
• 磁盘的第一个扇区主要记录两个重要信息
  1.主要启动记录区(MBR)，446字节，可安装开机管理程序的地方
  2.分区表(partition table)，64字节，记录整颗硬盘分区的状态
• 磁盘的MBR分区方式中，主分区和扩展分区最多可以有4个，逻辑分区的文件名号码一定由5开始
• 磁盘容量大于2TB时，系统会自动使用GPT分区方式来处理磁盘分区
• GPT分区无扩展分区与逻辑分区的概念，可假设所有分区都是主分区
• 开机的流程:BIOS-->MBR-->boot loader-->核心文件
• boot loader可以安装的地点有两个，MBR和boot sector